钻井液固相的数学分析

钻井液固相的数学分析
非加重钻井液的固相分析
1．连续相全部是水时，有V l = 0.625（ρm －1）
【V x (某种固相的百分数%)=(ρm-1)/(ρx-1)】
2．连续相中混有部分油时，有V l = 0.625（ρm －1－ρo V o ）
3．特殊情况下，当体系中的固相全部为重晶石时，有V h = 0.3125（ρm －1）
式中：V l —低密度固相的体积百分数，%；
V h —高密度固相的体积百分数，%；
ρm —钻井液密度，g/cm 3；【ρx —某种固相或加重剂的密度】
ρo —油的密度，一般取0.84 g/cm 3；
V o —液相中油的体积百分数，%。

加重钻井液的固相分析
1．在非含油的淡水体系中，各固相组份有如下关系：
l
h m s h s l V V V ρρρρρ--⋅+-=)1(水 l
h s s l m h V V V ρρρρρ---⋅-=)1(水 V s = V l + V h
式中：V s —体系中总固相的体积分数，%；
ρ水—水的密度，取1g/cm 3；
ρl —低密度固相的密度，一般取2.6g/cm 3；
ρh —加重材料的密度，g/cm 3；其余同上。

2．加重钻井液体系中含有部分油相时的固相分析
l
h m o o s h o s l V V V V V ρρρρρρ--+⋅+--=)1(水 l
h o s o o s l m h V V V V V ρρρρρρ----⋅-⋅-=)1(水 式中符号意义同上。

3．含有可溶性盐的加重钻井液体系固相分析
l
h m o o s h w w l V V V V ρρρρρρ--+⋅+⋅=
l
h w w o o s l m h V V V V ρρρρρρ-⋅-⋅-⋅-= 式中：ρw —含有可溶性盐的钻井液体系中液相（滤液）的比重，g/cm 3；一般采用下式计算：
ρw = ρ水（1 + 1.94×10－6×〔Cl －
〕0.95）
〔Cl －〕—滤液中Cl －的浓度，mg/l ；
V w —含有可溶性盐的钻井液体系中水相的体积分数，%；可由下式确定：
V w = V 水（1 + 5.88×10－8×〔Cl －〕1.2）
V 水—纯水的体积分数，现场采用蒸馏方式得到，%。

V s = 1－V w －V o
注意：实际计算时，V S 、V O 、V W 均应采用小数；计算V W 时，V 水采用百分数时，计算得出的V W 相应的也是百分数，采用小数计算时，得出的V W 相应的也是小数。

钻井液体系中含有多种无机盐时固相含量的精确计算
1．含有多种无机盐时非加重体系的固相含量确定
f s = 1－C f ·f w －f o
2．含有多种无机盐时加重体系的固相含量确定
g
B m o o B w f o w f g f f
C f f C f ρρρρρρ--⋅+⋅--+⋅⋅=)1( g s B f f f -=
式中：f s —体系中固相体积分数，亦可作为总固相含量，%；
C f —校正系数，w w
f W C ⋅=ρρ
ρw —纯水的密度，取1.0 g/cm 3；
ρ—含有多种无机盐时水相的密度，可由实验或手册得到，g/cm 3；
W w —含盐滤液中纯水的重量分数，%；
f w —体系中纯水的体积分数，%；
f o —体系中油的体积分数，%；
f g —体系中低密度固相的体积分数，%；
ρB —加重材料的密度， g/cm 3；
ρo —体系中油（一般按柴油计）的密度， g/cm 3；
ρm —钻井液体系的密度， g/cm 3；
ρg —低密度固相(钻屑)的密度，一般取2.6g/cm 3；
f B —体系中加重剂的体积分数，%；
保持或降低钻井液体系中的固相含量时所需冲稀液的体积
d
a a l m d S S S S V V --⋅=
)( 式中：V d —所需的冲稀液量，m 3；
V m —参加循环的钻井液量，m 3；
S a —欲得到的低密度固相体积分数，%；
S d —所用冲稀液中的低密度固相体积分数，%；
S l —体系中的低密度固相体积分数，%；
现场置换泥浆时所配新浆密度的计算
)()1()(e c d
c i e
d i
e d V V V V ρρηρρρρ-⋅---⋅+= 式中：ρd —稀释液的密度，g/cm 3；
ρe —欲达到的循环钻井液密度，g/cm 3；
ρi —未稀释前的循环钻井液密度，g/cm 3；
ρc —钻屑的密度，g/cm 3；
V i —未处理前的循环钻井液体积，m 3；
V c —某一井段所产生的钻屑体积，m 3；
V d —稀释（或置换）液的体积，m 3；
η—固控设备的分离效率，一般取0.6～0.8。

钻井液中固相含量可以用“体积分数（%）”或“单位体积重量（g/l ）”表示，二者之间进行换算的关系式如下：
s s W G 50=
式中：W s —利用固相含量测定仪测定钻井液固含时（按标准取20ml 泥浆），烧灼后剩余固相的重量。

可由天平称得，单位“克”。

Gs —换算后的固相含量，g/l 。

如果量取任意体积的泥浆测定固相含量，则可由下式进行换算：
P
s s V W G ⨯=1000
式中：V P —测定时所量取钻井液的体积，ml 。

1．对于非加重钻井液，如果测得其固相的体积分数为m (v/v)，则可采用下式换算为“g/l ”：
l s m LG ρ⋅=
式中：ρl —低密度固相(钻屑)的密度，一般取2.5～2.7g/cm 3(即2500～2700g/l)。

计算时，用测得的固相体积分数m 直接乘以2500～2700g/l 即为单位体积固相含量（g/l ）。

2．对于加重钻井液，P
s s V W HG ⨯=1000，符号意义同上。

注意上面所提及的“固相”为不可蒸发固相，含有可溶性盐类。

膨润土浆稀释公式
总稀前稀后水V C C V ⨯⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=1； 水总浆V V V -= 式中：V 水—所需的加水量，ml ，l ，m 3；V 浆—稀释前膨润土浆体积，ml ，l ，m 3； C 稀前—稀释前浆体浓度，%，g/l ；C 稀后—稀释后浆体浓度，%，g/l ；V 总—稀释后浆体的总体积，ml ，l ，m 3。

超高密度钻井液现场转换计算
1．配制前首先测定井浆全性能，并进行井浆固相成分的分析。

测定亚甲基蓝坂土含量时，为了得到尽可能准确的数据，建议由两个不同点取样后同时进行测定，测定数据供稀释井浆时参考。

2．放大配制前各项数据的计算
（1）所需井浆数量的确定，计算公式如下：
总井浆V C C V B B ⨯=
12 （1） 式中：V 井浆—所需井浆体积，m 3 C B1—井浆坂含，g/l ；
C B2—加重浆设计坂含，g/l V 总—加重浆配制总量，m 3
（2）所需稀释胶液数量确定，计算公式如下： 胶液
重晶石井浆重晶石总加重浆总重晶石井浆井浆胶液ρρρρρρ-⋅-⋅-⋅+⋅=V V V V V （2） 式中：V 胶液—所需稀释胶液体积，m 3；ρ井浆—现场测定的井浆密度，kg/l ；
V 井浆—由（1）式计算出的井浆需要量，m 3；ρ重晶石—加重用重晶石密度，g/cm 3
；
ρ加重浆—设计的加重钻井液密度，kg/l ；ρ胶液—胶液密度，kg/l ，根据实测结果，胶液密度一般为1.05kg/l 。

（3）加重至设计密度所需重晶石数量确定，计算公式如下：
()重晶石井浆胶液总重晶石ρ⨯--=V V V W （3）。